CN117109761A - 高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，涉及高超声速飞行试验测试技术领域，包括：分体式设计的固定组件，其底部设置有可供复合材质的待测机构伸入的限定槽；测量元件；用于将测量元件紧固在固定组件上的锁紧组件；其中，所述固定组件上设置有可供测量元件伸入，并与限定槽呈连通状的至少两个台阶孔。本发明提供一种高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，能在不影响复合材料内壁温度环境情况下，保证热电偶测点与材料接触紧密，以满足精确测量复合材料内壁温度，从而验证复合材料热防护性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及高超声速飞行试验测试技术领域，具体涉及一种高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置。
背景技术
在高超声速飞行试验中，需采用露端K型热电偶对搭载的复合材料（这里的复合材料是指非金属材料）内壁温度进行测试，以验证材料的热防护性能，而也正是因为复合材料为非金属，故无法直接将热电偶焊接在材料上进行测量，而采用将热电偶测点粘接在材料内壁上的方式进行测量，所用粘接剂会影响材料的温度分布，导致测量误差。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，包括：
分体式设计的固定组件，其底部设置有可供非金属材质的待测机构伸入的限定槽；
测量机构；
用于将测量机构紧固在固定组件上的锁紧组件；
其中，所述固定组件上设置有可供测量机构伸入，并与限定槽呈连通状的至少两个台阶孔。
优选的是，所述固定组件被配置为包括相对设置的安装底座和定位板；
其中，所述安装底座与定位板之间设置有隔热板；
所述台阶孔贯穿定位板、隔热板并与安装底座上的限定槽呈连通状；
所述安装底座、定位板、隔热板通过相配合的多个紧固机构连成一体式结构；
所述隔热板被配置为采用玻璃钢材料，所述安装底座、定位板被配置为采用不锈钢材料。
优选的是，所述测量机构在空间上呈T形结构；
所述台阶孔在空间上被配置为包括：
与测量机构水平件下端面相配合的台阶Ⅰ；
与锁紧组件下端面相抵的台阶Ⅱ；
其中，所述台阶Ⅰ与测量机构下端面之间还设置有限位块。
优选的是，所述锁紧组件被配置为包括：
与测量机构水平件上端面相配合的弹性元件；
伸入至台阶孔中对测量机构进行固定的锁紧块；
其中，所述锁紧块与台阶孔螺纹连接。
优选的是，所述锁紧块上设置有呈倒L形的走线槽。
优选的是，通过测试装置获得复合材料内壁温度数据的方法为：
通过k型热电偶分度表温度与电压对应数据，拟合得到如下的6阶曲线方程，以获得内壁温度与传感器输出电压值对应关系式：
上式中，T为传感器输入温度值，x为传感器输出电压值，a 1 为24.9240428365413，a 2 为-0.236389296197147，a 3 为4.48334516964536E-02，a 4 为-3.47213759617903E-03，a 5 为1.13356990037992E-04，a 6 为-1.32846408885656E-06。
本发明至少包括以下有益效果：本发明设计一种复合材料内壁温度测试装置，能在不影响复合材料内壁温度环境情况下，保证热电偶测点与材料接触紧密，以满足精确测量复合材料内壁温度，从而验证复合材料热防护性能的要求。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的测试装置剖面图；
图2为本发明测试装置的主视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-图2所示，本发明的高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，包括：
分体式设计的固定组件1，其底部设置有可供非金属材质的待测机构4伸入的限定槽10；
测量机构2，即热电偶传感器；
用于将测量机构紧固在固定组件上的锁紧组件3；
其中，所述固定组件上设置有可供测量机构伸入，并与限定槽呈连通状的至少两个台阶孔11，在锁紧组件的配合下，将热电偶传感器固定于复合材料内壁温度测试位置上。
在这种方案中，通过分体式的固定组件结构设计，配合锁紧组件，可以实现测量机构插入直接与待测的复合材料进行接触，完成测量，其测量效果不受结构以及其它环境因素的影响，测量精度满足使用需要
在另一种实例中，所述固定组件被配置为包括相对设置的安装底座12和定位板13，在这种结构中，安装底座材料为不锈钢，作为整个装置的安装基座，底座中间开有梯形孔（也称为限定槽）用于安装和固定复合材料，底座四边均开有通孔14采用紧固螺钉与飞行试验模型壳体连接为一体；
其中，所述安装底座与定位板之间设置有隔热板15，隔热板和定位板四边均开有通孔（未示出），采用紧固螺钉18将隔热板和定位板固定于安装底座上，隔热板采用玻璃钢材料，用于测试装置与复合材料的隔热，保证飞行试验中复合材料所受热量不扩散至内壁温度测试装置各部件；
所述台阶孔贯穿定位板、隔热板并与安装底座上的限定槽呈连通状，在这种结构中，隔热板为平板结构，材质为玻璃钢，厚度为14mm，安装于安装底座和定位板之间，所述隔热板根据测试需求在板面不同位置开设有通孔，保证测温热电偶通过；
测量机构（热电偶传感器）在空间上呈T形结构；
所述台阶孔在空间上被配置为包括：与测量机构水平件下端面相配合的台阶Ⅰ16；与锁紧组件下端面相抵的台阶Ⅱ17；其中，所述台阶Ⅰ与测量机构下端面之间还设置有限位块5；
所述锁紧组件被配置为包括：与测量机构水平件上端面相配合的弹性元件30；伸入至台阶孔中对测量机构进行固定的锁紧块31；其中，所述锁紧块与台阶孔螺纹连接，通过利用锁紧块、弹簧、限位块等部件调节并固定弹簧的伸缩量，通过弹簧压紧热电偶测试端，保证热电偶测试端紧贴在被测复合材料壁面上。
本方案采用“金属安装底座+14mm玻璃钢隔热板+传感器安装定位板+锁紧组件”的配合方式，即通过“锁紧组件中的锁紧块压紧、弹簧控制热电偶贴合程度、限位块定位”的组合定位方式，以较简单的结构，将测量机构与待测面压紧，实现了复合材料内壁温度的精确测量，保证测试装置不会对复合材料真实内壁温度产生影响。所述限位块、热电偶传感器、弹簧和锁紧块依次安装于定位板上传感器安装孔中。通过锁紧块螺纹调节弹簧的压缩量，使弹簧挤压传感器，保证热电偶传感器测试端与材料壁面接触紧密。同时锁紧块侧面开有缺口，以便热电偶走线。限位块可以保证传感器测试端不被过度挤压，导致传感器损坏。
本方案的工作原理：所述限位块、热电偶传感器、弹簧和锁紧块依次安装于定位板上传感器安装孔（台阶孔）中。通过锁紧块螺纹调节弹簧的压缩量，使弹簧挤压传感器，保证热电偶传感器测试端与材料壁面接触紧密限位块可以保证传感器测试端不被过度挤压，导致传感器损坏。
在另一种实例中，所述锁紧块上设置有呈倒L形的走线槽，锁紧块中心贯通，侧面开有缺口在空间上具有呈倒L形的走线槽，以便热电偶走线。
在另一种实例中，所述的高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置获得内壁温度的方法为：通过所述测试装置，使得所述热电偶传感器测试端紧密接触复合材料内壁，即时感应复合材料内壁温度并以电压信号的形式反馈。根据反馈的电压信号，通过一个精确反应内壁温度传感器输入温度值与输出电压值对应关系的6阶曲线方程式，获得复合材料内壁温度。所述6阶曲线方程通过标准k型热电偶分度表数据拟合获得。
本方案在具体实施时，通过测试装置获得温度数据的方法可以通过以下公式实现：
通过k型热电偶分度表数据拟合得到一个6阶曲线方程，即为内壁温度传感器输入温度值T与输出电压值x的对应关系式1。
式中，T为传感器输入温度值(℃)；
x为传感器输出电压值(mV)；
a 1 为24.9240428365413；
a 2 为-0.236389296197147；
a 3 为4.48334516964536E-02；
a 4 为-3.47213759617903E-03；
a 5 为1.13356990037992E-04；
a 6 为-1.32846408885656E-06。
本方案通过一个通过k型热电偶分度表数据拟合得到的6阶曲线方程，获得了内壁温度传感器输入温度值与输出电压值的精确对应关系式。
以上方案只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，其特征在于，包括：
分体式设计的固定组件，其底部设置有可供复合材质的待测机构伸入的限定槽；
测量机构；
用于将测量机构紧固在固定组件上的锁紧组件；
其中，所述固定组件上设置有可供测量机构伸入，并与限定槽呈连通状的至少两个台阶孔。
2.如权利要求1所述的高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，其特征在于，所述固定组件被配置为包括相对设置的安装底座和定位板；
其中，所述安装底座与定位板之间设置有隔热板；
所述台阶孔贯穿定位板、隔热板并与安装底座上的限定槽呈连通状；
所述安装底座、定位板、隔热板通过相配合的多个紧固机构连成一体式结构；
所述隔热板被配置为采用玻璃钢材料，所述安装底座、定位板被配置为采用不锈钢材料。
3.如权利要求1所述的高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，其特征在于，所述测量机构在空间上呈T形结构；
所述台阶孔在空间上被配置为包括：
与测量机构水平件下端面相配合的台阶Ⅰ；
与锁紧组件下端面相抵的台阶Ⅱ；
其中，所述台阶Ⅰ与测量机构下端面之间还设置有限位块。
4.如权利要求1所述的高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，其特征在于，所述锁紧组件被配置为包括：
与测量机构水平件上端面相配合的弹性元件；
伸入至台阶孔中对测量机构进行固定的锁紧块；
其中，所述锁紧块与台阶孔螺纹连接。
5.如权利要求4所述的高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，其特征在于，所述锁紧块上设置有呈倒L形的走线槽。
6.如权利要求1所述的高超声速飞行试验复合材料内壁温度测试装置，其特征在于，通过测试装置获得复合材料内壁温度数据的方法为：
通过k型热电偶分度表温度与电压对应数据，拟合得到如下的6阶曲线方程，以获得内壁温度与传感器输出电压值对应关系式：
上式中，T为传感器输入温度值，x为传感器输出电压值，a 1 为24.9240428365413，a 2 为-0.236389296197147，a 3 为4.48334516964536E-02，a 4 为-3.47213759617903E-03，a 5 为1.13356990037992E-04，a 6 为-1.32846408885656E-06。
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